Introdução
Espero não parecer que estou usando drogas para dizer isso, mas as substâncias líquidas não são extremamente estranhas? Não é estranho haver coisas no mundo que não têm forma? Como elas podem não ter forma? E não são muitas delas, mencionei líquidos. O primeiro que me veio à mente foi suco, leite e sangue. E é estranho que tenha passado do leite para o sangue, mas não é muito estranho. Ambos são produzidos pelo corpo e são consumidos em grandes quantidades pelos mongóis. Saí do assunto. Minha intenção é que todas essas coisas são substâncias dissolvidas em água. O único líquido puro que não é composto de água e que uma pessoa comum nos tempos antigos poderia encontrar é gordura líquida, que só é produzida por plantas e animais. Os líquidos são muito estranhos e muito raros, pois apenas dois dos 115 elementos conhecidos são líquidos à temperatura ambiente, que são o bromo e o mercúrio. Mas há algumas poucas substâncias que quase são líquidas à temperatura ambiente. Olhe para isso. Este é um pequeno pedaço de gálio que comprei no eBay. O gálio, número 31 na tabela periódica, é um metal frágil, não tóxico e não muito útil, mas derreterá se estiver em um local com uma temperatura superior a dez graus acima da temperatura desta sala. Vocês acreditam em mim? Bem, provavelmente vocês acreditam em mim. Mas se não acreditam em mim… se esperarem tempo suficiente, este pedaço se derreterá na palma da minha mão, mas não quero esperar por isso, então, o que é mais quente do que a palma da minha mão? Alguém sabe? Vou colocar este pedaço de gálio na minha boca. Está frio agora. Espero não rasgar o revestimento plástico por engano. A transferência de calor da minha boca para a peça levará algum tempo, mas cada substância sólida tem uma temperatura e pressão em que derreterá e se tornará líquida. O diamante se torna um líquido a uma temperatura de 3600 graus Celsius, e da mesma forma, cada substância gasosa tem uma temperatura e pressão em que se condensará e se tornará líquida. A lua Titã é tão fria que o metano existe em estado líquido em sua superfície, caindo como chuva e correndo nos rios para desaguar em mares de metano. Também devo mencionar que sou um idiota treinado profissionalmente, então não tentem isso em casa. É uma sensação muito estranha. Começou a se transformar em líquido na minha boca, e é como água, mas muito mais pesado. É como… é um metal, então é pesado. Bem, acho… Sinto que ele se transformou completamente agora. Então, aqui está. Gálio líquido. De repente, com força, meu corpo se torna… Estranheza dos líquidos, certo? Quero dizer, em que você estava pensando, gálio? O momento chegou para descobrirmos por nós mesmos o que realmente acontece em nível de partículas que faz com que os líquidos sejam líquidos. Primeiro, precisamos lembrar que não há molécula independente. As moléculas e átomos interagem uns com os outros dentro das substâncias. Isso ocorre por causa do que chamamos de forças intermoleculares. Elas são mais fracas do que as forças que formam ligações iônicas ou covalentes entre átomos. E é por isso que as substâncias líquidas e sólidas não podem existir sem elas. Existem dois tipos principais de forças intermoleculares, e pode haver três tipos principais, dependendo de como você conta. O primeiro tipo é chamado de forças de dispersão de Londres, e é o mais comum em Londres. Estou mentindo, elas foram nomeadas em homenagem ao físico Fritz London. Elas são as forças intermoleculares mais fracas porque se baseiam na aglomeração temporária de elétrons que ocorre dentro das moléculas. Elas são mais proeminentes nos gases nobres, como o hélio e o neônio, e em moléculas não polares, como o dióxido de carbono ou qualquer tipo de óleo. Não é que as forças de dispersão de Londres sejam particularmente fortes nessas substâncias, mas sim que não há nada mais mantendo-as coesas a ponto de as forças frágeis serem perceptíveis nelas. Então, por que funcionam? Às vezes, enquanto os elétrons se movem ao redor do núcleo, eles se reúnem em moléculas. Uma área temporária de acumulação de carga negativa é formada, enquanto outras áreas na molécula adquirem uma carga positiva. E, embora as cargas negativas e positivas sejam pequenas, elas são fortes o suficiente para afetar as moléculas vizinhas. A área com carga positiva atrai os elétrons das moléculas vizinhas, enquanto a área com carga negativa repele qualquer elétron próximo. Essas atrações individuais são muito fracas e não duram muito tempo, porque o acúmulo dos próprios elétrons é de curto prazo. Mas o efeito global dessas forças é muito importante. As forças de dispersão de Londres são o único fator que faz com que substâncias não polares, como o metano, e até substâncias que normalmente não interagem, como o hélio, fiquem juntas com força suficiente para se condensarem de gases para líquidos. E todos nós devemos lembrar o valor das forças de dispersão de Londres, já que até as coisas pequenas e fracas têm funções importantes também. Isso me faz parecer acreditar que Londres é pequena e fraca, mas não acredito nisso. Londres é incrível! E o outro tipo de forças intermoleculares são as forças dipolo-dipolo. E como vocês devem lembrar de nosso episódio sobre moléculas polares e não polares, os dipolos são a separação de cargas, ou a presença de regiões parcialmente carregadas positiva e negativamente em uma molécula polar como a água. A força dipolo-dipolo ocorre quando as cargas moleculares nesta molécula atraem ou repelem umas às outras. As moléculas são orientadas de forma a se atrair o máximo possível e se repelir o mínimo possível. É como se dois colegas com personalidades completamente diferentes se juntassem para melhorar o trabalho um do outro, como Holmes e Watson, eles são uma equipe fantástica, mesmo que irritem um ao outro. Por exemplo, as cargas parciais em brometo de hidrogênio ocorrem porque os elétrons são atraídos pelo brometo mais do que pelo hidrogênio. Então, as cargas negativas ao redor dos átomos de bromo são atraídas para as cargas positivas ao redor dos átomos de hidrogênio em outras moléculas de brometo de hidrogênio, ajudando a manter as moléculas perto umas das outras. Além disso, há a ligação de hidrogênio, um tipo especial de força dipolo-dipolo, que ocorre em moléculas polares contendo hidrogênio e um elemento extremamente eletronegativo como nitrogênio, oxigênio ou flúor. Devido ao tamanho extremamente pequeno do átomo de hidrogênio e a forte atração de seus elétrons para esses outros elementos, as forças dipolo-dipolo nessas moléculas são muito fortes, o que as torna ligações. No entanto, na realidade, as ligações de hidrogênio não são ligações químicas no sentido das ligações iônicas e covalentes que consideramos ligações químicas, mas são a maior interação que ocorre entre as moléculas. Por exemplo, a água é conhecida por sua tendência a formar ligações de hidrogênio. Essas forças intermoleculares são as responsáveis pela existência de estados de matéria, embora sejam relativamente fracas. E, na verdade, a relativa fraqueza dessas forças é o que permite que a matéria mude facilmente de um estado para outro. Portanto, se mais energia térmica for adicionada a uma substância sólida, as energias cinéticas das moléculas aumentam o suficiente para superar algumas dessas forças intermoleculares, permitindo que elas se movam com maior liberdade. Essas são as propriedades dos líquidos. Posso quebrar o gelo com um martelo o dia inteiro, se quiser, e esmigalhá-lo em fragmentos menores e menores, mas somente uma quantidade considerável de calor pode mudar sua energia cinética o suficiente para fazê-lo se tornar água. Mas as moléculas nos líquidos estão tão próximas umas das outras que líquidos e sólidos são conhecidos como fases condensadas, porque há uma interação significativa entre as moléculas. No entanto, se as moléculas em um líquido adquirem energia cinética suficiente para afastarem-se da superfície do líquido, geralmente através da absorção de calor, essas moléculas desgarradas se tornam gás. As moléculas em um gás são sujeitas a forças intermoleculares também, mas essas forças são muito mais fracas do que as forças nas duas fases condensadas, permitindo que as moléculas se afastem umas das outras ainda mais e interajam um pouco. E como as moléculas em substâncias gasosas são tão distantes, os gases têm uma densidade baixa e uma grande capacidade de compressão. Por outro lado, as moléculas de substâncias sólidas estão tão próximas umas das outras que possuem alta densidade e só podem ser comprimidas levemente mesmo sob altas pressões. É claro que os líquidos ficam entre esses dois extremos, mas se assemelham mais às substâncias sólidas. A maioria dos líquidos tem uma densidade menor e uma capacidade de compressão maior do que seus equivalentes sólidos, mas a diferença é sutil. Isso faz sentido quando se pensa a respeito, porque a quantidade de energia necessária para afastar as moléculas o suficiente apenas para fluírem ao lado umas das outras é bem menor do que a quantidade de energia necessária para separá-las completamente. A atração ou coesão entre as moléculas nos líquidos lhes confere propriedades importantes. Em primeiro lugar, como todas as moléculas são atraídas umas pelas outras, elas tendem a se fundir para formar a mais coesa das formas, que é a esfera, se estiverem flutuando no ar. Mas, quando um líquido não consegue assumir a forma esférica completamente, porque não está no espaço, como permanecer estável em uma superfície ou preencher um recipiente, a borda livre se curva o máximo possível para se aproximar da forma esférica. E é fácil observar isso ao encher um copo de água até transbordar. O líquido se acumulará no topo pelo maior tempo possível, até que o peso da água seja maior do que as forças intermoleculares que a mantêm no lugar. O efeito total desse comportamento, chamado de tensão superficial, é muito forte na água, a ponto de poder carregar pequenos objetos, como clipes de papel. Outro efeito da coesão é que, ao colocar uma extremidade de um tubo muito estreito, chamado capilar, em um líquido, ele subirá automaticamente para dentro do tubo. Isso é chamado de ação capilar, e uma das razões para isso é que as moléculas do líquido fora do tubo são atraídas pelas moléculas dentro dele, seguindo-as de certa forma. O efeito capilar também depende de outro fenômeno, chamado adesão, ou a atração das moléculas do líquido para o recipiente. Se o líquido for muito viscoso, ele não poderá subir no tubo se estiver muito atraído por si mesmo, então deve ser mais atraído pelo vidro também, forçando-o a aderir às paredes. Se as moléculas do líquido estiverem mais atraídas umas pelas outras do que pelo recipiente, como no caso do mercúrio dentro do vidro, ele formará uma superfície côncava quase hemisférica, ou um curvatura hemisférica na superfície, como podemos ver aqui com a água dentro de um vidro. E se as moléculas do líquido forem mais atraídas umas pelas outras do que pelo recipiente, como no caso do mercúrio dentro do vidro, ele formará uma superfície convexa quase hemisférica. Então, de novo, o enigma foi resolvido, e entendemos a realidade estranha que governa o comportamento dos líquidos. Última pergunta para todos vocês, uma oportunidade para usarem suas habilidades de pensamento crítico: por que os líquidos são muito mais raros do que sólidos e gases, na sua opinião? Discutam isso nos comentários. Obrigado por assistir a este episódio do Crash Course! A escrita deste episódio de Crash Course Chemistry foi realizada por Eddie Gonzales e a edição de texto por Lika Dibestino. O consultor de química foi o Dr. Haiko Langer. A filmagem, edição e direção deste episódio foram feitas por Nicholas Jenkins e a supervisora de texto foi Catherine Green. O design de som foi feito por Michael Aranda e, é claro, a equipe de gráficos foi da Thought Café.
Liquidos: Curso Rapido de Quimica #26 – Entendendo as Propriedades dos Liquidos
Os líquidos desempenham um papel fundamental em nossa vida cotidiana e são essenciais para muitos processos químicos. Neste artigo, vamos explorar as propriedades dos líquidos e como eles se comportam em diferentes condições.
O Que São Líquidos?
Os líquidos são um estado da matéria intermediário entre sólidos e gases, caracterizados pela sua capacidade de fluir e ocupar o formato do recipiente em que estão contidos. Eles são formados por moléculas que estão em constante movimento e interação umas com as outras.
Propriedades dos Líquidos
Uma das principais propriedades dos líquidos é a sua viscosidade, que se refere à resistência do líquido ao fluxo. Líquidos com baixa viscosidade fluem facilmente, enquanto líquidos com alta viscosidade fluem mais lentamente. A viscosidade de um líquido pode ser influenciada pela temperatura e pela pressão.
Outra propriedade importante dos líquidos é a tensão superficial, que é a força que mantém as moléculas na superfície do líquido unidas. Isso é o que permite que alguns insetos, como os conhecidos "bugios", possam caminhar sobre a água sem afundar.
Comportamento dos Líquidos sob Diferentes Condições
Os líquidos podem se comportar de maneira diferente dependendo das condições em que se encontram. Por exemplo, a pressão afeta o ponto de ebulição e o ponto de congelamento de um líquido. À medida que a pressão aumenta, o ponto de ebulição do líquido também aumenta, enquanto que a diminuição da pressão tem o efeito oposto.
Além disso, a temperatura também desempenha um papel importante no comportamento dos líquidos. Quando um líquido é aquecido, suas moléculas ganham energia e se movem mais rapidamente, levando ao aumento da pressão de vapor e, eventualmente, à mudança de fase de líquido para gasoso.
Aplicações dos Líquidos na Química
Os líquidos desempenham um papel crucial em muitas reações químicas e processos industriais. Eles são usados como solventes para dissolver substâncias, como meio de transporte de reagentes e produtos, e como meio de reação em muitas sínteses químicas.
Além disso, os líquidos são frequentemente utilizados na destilação e na purificação de produtos químicos, pois diferentes substâncias têm pontos de ebulição diferentes, o que permite separá-las com base em suas propriedades físicas.
Conclusão
Os líquidos são uma parte essencial da química e desempenham um papel fundamental em nosso dia a dia. Compreender as propriedades e o comportamento dos líquidos pode nos ajudar a explorar novas aplicações na indústria química e a aprimorar nossos conhecimentos sobre a matéria.
A importância da educação científica na compreensão de líquidos
A aula Liquids: Crash Course Chemistry #26 aborda de forma didática e acessível os conceitos fundamentais sobre líquidos, possibilitando aos alunos uma melhor compreensão desse estado da matéria. Através de uma abordagem lúdica e interativa, o vídeo estimula o interesse dos estudantes pela química, contribuindo para o desenvolvimento de uma educação mais dinâmica e significativa.
O papel do professor na promoção da aprendizagem sobre líquidos
O professor desempenha um papel fundamental na educação dos alunos, especialmente quando se trata de temas complexos como os líquidos. Ao utilizar recursos como o Crash Course Chemistry #26, o educador pode enriquecer suas aulas e torná-las mais atrativas e eficazes, estimulando o interesse dos estudantes pela ciência e incentivando a busca pelo conhecimento.
A importância da interdisciplinaridade na formação dos estudantes
Para uma educação de qualidade, é essencial promover a interdisciplinaridade, integrando conhecimentos de diversas áreas do saber. Assim, a abordagem de temas como os líquidos não se restringe apenas à química, mas também envolve conceitos de física, biologia e outras disciplinas, proporcionando aos alunos uma visão mais ampla e integrada do mundo que os cerca.
Importância da educação científica na compreensão de líquidos
Em conclusão, o vídeo Liquids: Crash Course Chemistry #26 e a abordagem interdisciplinar da educação são essenciais para a formação dos estudantes, contribuindo para o desenvolvimento de uma aprendizagem significativa e para a promoção do interesse pela ciência. Por meio de uma educação de qualidade e inovadora, é possível formar cidadãos críticos, criativos e conscientes do mundo em que vivem.
Fonte Consultada: Texto gerado a partir do Vídeo https://www.youtube.com/watch?v=BqQJPCdmIp8 do Canal CrashCourse .